Lämpöpumput
Ilmalämpöpumput ja maalämpöpumput kasvattavat jatkuvasti suosiotaan. Lämpöpumpputyypistä riippuen lämpöenergiaa otetaan ulkoilmasta, talon ilmanvaihtoputkiston poistoilmasta, vedestä, maasta tai kalliosta. Talon ulkopuolelta otettava lämpö on pääosin auringosta peräisin olevaa energiaa lukuun ottamatta kallioperän lämpöä, joka on suurimmalta osin maapallon ytimestä johtuvaa lämpöä.
Lämpöpumput säästävät energiaa, ympäristöä ja rahaa
Lämpöpumpuilla saavutetaan merkittäviä taloudellisia säästöjä sekä ympäristöhyötyjä monenlaisissa kiinteistöissä. Motivan vuonna 2017 teettämän selvityksen mukaan lämpöpumppuinvestointeihin taloyhtiöissä kannustivat energiakustannusten vähentäminen sekä kiinteistön jälleenmyyntiarvon kasvattaminen. Noin puolet vastaajista totesi lämpöpumppuinvestoinnin laskeneen myös yhtiövastiketta. Lämpöpumppujen asentaminen taloyhtiöihin onkin yleistynyt viime vuosina.
Lämpöpumppujen myyntiä on vauhdittanut myös pitkään jatkunut matala lainojen korkotaso sekä kotitalousvähennyksen hyödyntämismahdollisuus saneerauskohteissa. Lämpöpumppujen menekkiä saattaa lisätä myös kasvava huoli ilmastonmuutoksesta.
Lämpöpumput pienentävät merkittävästi ympäristökuormitusta
Lämpöpumpuilla aikaansaatu energiansäästö vaikuttaa kansallisella tasolla sähkönkulutuksen hiilidioksidipäästöjen ja terveydelle haitallisten pienhiukkaspäästöjen vähenemiseen. Lämpöpumpun hankinta onkin merkittävä ympäristöteko. Energiantuotannon hiilidioksidipäästöjen ja muiden ympäristövaikutusten näkökulmasta lämpöpumppuinvestointi on mielekkäin kohteissa, joissa on käytössä sähkö- ja öljylämmitys.
Lämpöpumput jarruttavat lämmityskustannusten nousua
Energianhinnat ovat nousseet pitkällä aikavälillä muutaman prosentin vuosivauhtia. Lämpöpumpun avulla absoluuttinen energiakustannusten nousu on paljon pienempi. Lämpöpumpun hankinta jarruttaa kiinteistön lämmityskustannusten nousua, ja lämpöpumppujen avulla energiakustannuksia voidaan vähentää vielä tehokkaammin, kun avuksi otetaan pörssisähkön hintaa seuraavat ohjausjärjestelmät ja mahdollisesti energiavaraajat ja jopa lämmön kausivarastointi.
Tulevaisuuden teknologiaa
Lämpöpumppujen merkitys tulee kasvamaan tulevaisuudessa kysyntäjoustotarpeen kasvaessa. Mitä enemmän uusiutuvaa sähköenergiaa tuotetaan aurinko- tai tuulivoimalla, sitä enemmän sähkömarkkinoiden tulee joustaa sellaisina hetkinä, jolloin sääolosuhteista riippuvaista energiaa on vain vähän saatavilla. Tämä hyödyttää suoraan lämpöpumpulla energiansa tuottavaa, sillä lämpöpumppuja voidaan käyttää apuna energian varastoinnissa silloin, kun kysyntää on vähän. Lämpöpumppujen varastoimaa energiaa voidaan puolestaan ottaa käyttöön silloin, kun energian hinta on korkealla eli kysyntä suurta. Kysyntäjousto avaa lisää säästömahdollisuuksia lämpöpumpun omistajalle.
Lämpöpumppujen valinta eri kohteisiin
Periaatteessa kaikki eri lämpöpumppuratkaisut soveltuvat johonkin kohteeseen. Usein samaan kohteeseen voidaan järkiperustein valita useammasta lämpöpumpputyypistä tai valita useita eri lämpöpumpputyyppejä samaankin rakennukseen. Valinnat riippuvat usein muun muassa lämmönjakotavasta, mahdollisen patteriverkon lämpötilatasosta, energiatarpeesta, rakennuksen maantieteellisestä sijainnista, rakennuksen käyttöfunktiosta, mahdollisista rakennuksen viilennystarpeista, paikallisista energiahinnoista, tontista, luvista sekä muista seikoista eri kokoluokan kiinteistöissä.
Lämpöpumppujen toimintaperiaate
Lämpöpumppujen toimintaperiaate on samantapainen kuin kylmälaitteissa, jotka ottavat lämmön ruokatavaroista ja siirtävät sen kylmälaitteen ulkopuolelle. Lämpöpumppu toimii vastaavalla tavalla kerätessään maaperään tai veteen varastoitunutta lämpöä ja siirtäessään sitä sisälle rakennukseen.
Lämpöenergiaa otetaan talteen lämmönvaihtimen (höyrystimen) avulla lämpöpumpun kylmäainekiertoon. Lämpöenergiaa siirtyy kylmäaineen mukana kompressorille, joka puristaa kylmäainehöyryä suuressa paineessa, jolloin höyry palautuu nestemäiseen muotoon ja tässä yhteydessä syntyvä korkea lämpötila hyödynnetään lauhduttimessa.
Lämpöpumppujen tekniikka on kehittynyt viime vuosina ja lämpöä voidaan uusilla laitteilla kerätä aiempaa kylmemmästä ja siirtää aiempaa kuumempaan. Myös laitteiden hyötysuhde on parantunut. Ääritapauksissa lämpöä voidaan joillakin laitteilla kerätä -20 – -30 celsiusasteen lämpötilasta ja nostaa se kompressorin avulla +60 – +70 celsiusasteen tasolle. Tällaisissa ääriolosuhteissa lämpöpumpun hyötysuhde on kuitenkin jo huono ja antoteho melko vähäinen.
Lämpökerroin kuvaa hyötysuhdetta
Lämpöpumpun hyötysuhdetta kuvaa lämpökerroin, joka kertoo kuinka paljon enemmän lämpöä laite tuottaa verrattuna sen kuluttaman sähkön määrään. Jos lämpöpumpun lämpökerroin on esimerkiksi 3, on laitteen hyötysuhde 300 prosenttia. Tuolloin lämpöpumppu tuottaa lämpöä 3 kWh jokaista siirtotyöhön käyttämäänsä 1 kWh:n sähkötehoa kohti.
Lämpöpumpulla saavutetaan paras lämpökerroin ja kannattavuus silloin, kun lämpötilaero lämmönkeruun ja -luovutuksen välillä on mahdollisimman pieni. Tällöin energiaa kerätään mahdollisimman lämpimästä (esimerkiksi lämpökaivosta) ja lämpöä luovutetaan patteriverkon sijasta lattialämmitykseen.
Nollaenergiatalossa voidaan maalämpöä käyttävällä lattialämmityksellä saavuttaa tilojen lämmityksessä korkea hyötysuhde. Nollaenergiatalossa lämmitysenergian tarve on myös huomattavasti pienempi kuin niin sanotuissa normitaloissa. Tämä johtuu siitä, että passiivitason taloissa tilojen lämmitykseen riittää jo hyvin matala kiertoveden lämpötila – lattialämmityksessä lämpötilaksi saattaa riittää 25 °C.
Käyttöveden tuottamisessa lämpökerroin on aina hieman huonompi kuin tilojen lämmittämisessä. Joillakin lämpöpumpuilla käyttöveden lämpötilaa joudutaan lisäksi nostamaan esimerkiksi sähkövastuksella tai puulämmityksen avulla. Käyttöveden lämmitys saattaa nollaenergiatalossa viedä enemmän energiaa kuin tilojen lämmitys.
Uudet kylmäaineet ympäristöystävällisempiä
Uusissa lämpöpumpuissa käytettävät kylmäaineet ovat ympäristön kannalta aikaisempaa parempia. Maalämpöpumpun keruupiirissä kiertävä neste sisältää noin 70 prosenttia vettä ja noin 30 prosenttia bioetanolia. Järjestelmien nestekierro
Lämpöpumpputeknologiat
Lämpöpumpun avulla toimivassa keskuslämmitysjärjestelmässä maasta tai vesistöstä tuotu lämpö siirretään lämmönjakohuoneesta huoneisiin veden tai ilman välityksellä samaan tapaan kuin öljy- ja kaukolämpölämmitysjärjestelmissä. Lämpö siirretään maahan, porakaivoon tai veteen asennetun muoviputkilenkin avulla.
Omakotitalojen lämmittämiseen käytetään yleensä niin sanottuja maalämpöpumppuja, jotka ottavat talteen joko pintamaalämpöä, kalliolämpöä tai vesistölämpöä. Näillä lämpöpumpuilla voidaan lämmittää sekä huonetilat että käyttövesi. Lämpöä voidaan ottaa talteen myös suoraan ilmasta, mutta ilmalämpöpumput vaativat rinnalleen jonkin muun lämmitysjärjestelmän sillä kovilla pakkasilla niiden antoteho on heikko, sulatusajat tiheitä ja laite voi jopa sammua kokonaan. Ilmalämpöpumppua käyttämällä voidaan kuitenkin alentaa lämmityskuluja erityisesti keväisin ja syksyisin.
Inverter-malliset lämpöpumput yleistyvät
Niin sanotut inverter-mallit yleistyvät lämpöpumpuissa. Inverter-malleissa lämpöpumpun kierroslukua ohjataan lämmöntarpeen mukaan. Tämä vähentää käynnistysvirtapiikkiä, vähentää käynnistymiskertoja, pidentää kompressorin elinikää ja parantaa lämpöpumpun hyötysuhdetta. Eniten kierroslukuohjausta käytetään ilmalämpöpumpuissa ja vähiten maalämpöpumpuissa.
A-luokan kiertovesipumput yleistyvät vesikiertoon kytkettävissä lämpöpumpuissa. Tyypillisesti A-luokan kiertovesipumpussa on virtausvastuksen mukaan muuttuva kierrosluku, joka säästää merkittävästi kiertovesipumpun energiankulutusta. Parhaat säästöt saavutetaan lämmitysverkossa, jossa on lämmityspiirikohtaiset termostaatit.
Myös elektroninen paisuntaventtiili kylmäainepiirissä yleistyy lämpöpumpuissa. Sen avulla saavutetaan selvästi korkeampia hyötysuhteita.
Lämpöpumppujen ohjausjärjestelmät kehittyvät
Etäohjausmahdollisuus yleistyy kaikissa lämpöpumpputyypeissä. Usein se on kuitenkin maksullinen lisäominaisuus, ei välttämättä vakiovaruste. Sen avulla voidaan muun muassa valvoa laitteen toimintaa ja olosuhteita sekä säästää energiaa lämpötilan poissaolopudotuksen tarkan ohjauksen avulla.
Kytkentämahdollisuudet hybridilämmityksen ohjaukseen tai monimutkaisempaankin automaatioon yleistyvät lämpöpumpuissa, ja joissakin laitteissa löytyy älyä esimerkiksi pörssisähkön hintavaihteluja hyödyntävälle toimintatavalle.
Maalämpö- ja ilma-vesi -lämpöpumpuista löytyy malleja, joissa käytetään kahta kompressoria eri kylmäainekiertoineen. Kylmäaineet on valittu olosuhteiden mukaan niin, että tuloksena on lämpöpumppu, joka toimii kohtuullisella hyötysuhteella ja silti erittäin laajalla lämpötila-alueella.
Ympäristöystävälliset kylmäaineet
Nykyisin lämpöpumpuissa käytetään ympäristöystävällisiä kylmäaineita, jotka eivät tuhoa ilmakehän otsonikerrosta. EU-lainsäädäntö on poistanut markkinoilta haitallisia kylmäaineita, mutta uusia kylmäaineita kehitetään koko ajan.
Maalämmössä on kylmäainekierron lisäksi lämmönkeruupiiri (lämmönkeruu tapahtuu useimmiten lämpökaivosta) ja siinä lämmönsiirtoaineena käytetään nykyisin bioetanolia, aiemmin käytössä olleen metanolin sijaan. Järjestelmän nestekierto on suljettu, minkä ansiosta siitä ei aiheudu päästöjä ympäristöön.
Lämpöpumpun hyötysuhteeseen vaikuttaa eniten lämpötilaero höyrystimen ja lauhduttimen välillä. Myös lämmönvaihtimen tehokkuus vaikuttaa hyötysuhteeseen.
Lämpöpumpputyypit ovat:
Lämpöpumppujen hankintaopas taloyhtiöille ja kunnille
Motivan vuonna 2018 julkaisemasta lämpöpumppujen hankintaoppaasta löydät vinkit onnistuneen lämpöpumppuhankinnan valmisteluun, suunnitteluun ja kilpailuttamiseen. Opas tarjoaa myös tietoa erilaisten lämpöpumppuratkaisujen soveltuvuudesta eri kohteisiin sekä tietoa investointien kannattavuuteen vaikuttavista tekijöistä.
Aineistoa Motivan verkkopalvelun Lämpöpumput-sivuja varten on koottu yhteistyössä Suomen Lämpöpumppuyhdistys SULPU ry:n, Scanoffice Oy:n, Rototec Oy:n, Nivos Energia Oy:n, Nibe Oy:n ja Onninen Oy:n kanssa.
Teemu Kettunen
asiantuntija